La bioinformatique est un domaine qui utilise des ordinateurs pour stocker et analyser des informations biologiques moléculaires. En utilisant ces informations dans un format numérique, la bioinformatique peut alors résoudre des problèmes de biologie moléculaire, prédire des structures et même simuler des macromolécules. Dans un sens plus général, la bioinformatique peut être utilisée pour décrire toute utilisation des ordinateurs à des fins de biologie, mais la définition spécifique à la biologie moléculaire est de loin la plus courante.
Au début du 21e siècle, les scientifiques ont commencé à séquencer les génomes d’espèces entières et à les stocker sur des ordinateurs, permettant l’utilisation de la bioinformatique pour modéliser et suivre un certain nombre de choses fascinantes. L’une de ces applications consiste à déduire le changement évolutif d’une espèce. En examinant un génome et en observant son évolution dans le temps, les biologistes évolutionnistes peuvent en fait retracer l’évolution au fur et à mesure qu’elle se produit.
L’application la plus connue de la bioinformatique est l’analyse de séquences. Dans l’analyse des séquences, les séquences d’ADN de divers organismes sont stockées dans des bases de données pour une récupération et une comparaison faciles. Le projet de génome humain bien rapporté est un exemple de bioinformatique d’analyse de séquence. À l’aide d’ordinateurs massifs et de diverses méthodes de collecte de séquences, l’ensemble du génome humain a été séquencé et stocké dans une base de données structurée.
Les séquences d’ADN utilisées pour la bioinformatique peuvent être collectées de plusieurs manières. Une méthode consiste à parcourir un génome et à rechercher des séquences individuelles à enregistrer et à stocker. Une autre méthode consiste simplement à saisir d’énormes quantités de fragments et à les comparer tous, en trouvant des séquences entières en chevauchant les segments redondants. Cette dernière méthode, connue sous le nom de séquençage au fusil de chasse, est actuellement la plus populaire en raison de sa facilité et de sa vitesse.
En comparant les séquences connues d’un génome à des mutations spécifiques, de nombreuses informations peuvent être glanées sur les mutations indésirables telles que les cancers. Avec l’achèvement de la cartographie du génome humain, la bioinformatique est devenue très importante dans la recherche des cancers dans l’espoir d’une éventuelle guérison.
Les ordinateurs sont également utilisés pour collecter et stocker des données plus larges sur les espèces. Le projet Species 2000, par exemple, vise à collecter une grande quantité d’informations sur toutes les espèces de plantes, de champignons et d’animaux sur terre. Ces informations peuvent ensuite être utilisées pour un certain nombre d’applications, notamment le suivi des changements dans les populations et les biomes.
Il existe de nombreuses autres applications de la bioinformatique, notamment la prédiction de brins de protéines entiers, l’apprentissage de la manière dont les gènes s’expriment dans diverses espèces et la construction de modèles complexes de cellules entières. À mesure que la puissance de calcul augmente et que nos bases de données d’informations génétiques et moléculaires s’étendent, le domaine de la bioinformatique ne manquera pas de croître et de changer radicalement, nous permettant de construire des modèles d’une complexité et d’une utilité incroyables.